CN106788879A - 用于配置用于毫米波通信网络的传输帧的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于配置用于毫米波通信网络的传输帧的方法和装置，该方法包括：配置至少一个波束训练信息，其包括窄带全向的参考信号序列及系统配置基本信息；配置下行链路控制信息，其包括用于解码下行链路数据块的信号；配置上行链路控制信息，其包括由终端确定的波束信息、下行数据传输的状态信息或上行参考信号；配置数据信息，其包括上行链路数据或下行链路数据；以及配置至少一个保护间隔，用于在从下行传输变化为上行传输时提供在所述下行传输和所述上行传输之间的间隔。依据本发明的方法和装置能够支持基于波束的传输，从而提高信道质量。此外，依据本发明的方法和装置还能够降低系统开销、提高系统资源的使用效率和实现低延迟的传输。

Description

用于配置用于毫米波通信网络的传输帧的方法和装置

技术领域

本发明涉及无线通信领域，具体地，涉及一种用于配置用于毫米波通信网络的传输帧的方法和装置。

背景技术

未来的5G网络旨在实现超过10Gbps的传输速率，而毫米波技术被认为是实现这一目标的关键。毫米波频带具有丰富的可用频率资源，然而其也存在需要克服的问题。例如，在毫米波频带上的通信中会产生较大的传输损耗，从而使得随机接入和数据传输变得困难。与在2.6GHz上工作的4G系统相比，基于毫米波的5G系统存在超过数十dB的传输损耗。

对于工作在毫米波频带上的系统，能够在该频段上设计和制造具有合理规格尺寸的大规模天线阵列，这是因为毫米波具有较短的波长。进而通过应用大规模天线多入多出技术，能够设计用于补偿较大的传输损耗的传输波束矢量和/或接收波束矢量。因此毫米波网络也能够被称作基于波束的通信网络。这种基于波束的传输能够显著地提高信道质量并且有效地支持具有较高的数据率的传输。

当前，为了支持高数据率和低延迟的传输，已经提出了一些传输帧结构的设计方案。图1中示出了现有技术中的传输帧结构示例。如图1所示，在传输帧结构的控制区中同时包括下行链路控制区和上行链路控制区，并且上行链路控制区始终位于下行链路控制区之后。此外，存在三个保护间隔来分别隔离下行链路控制区和上行链路控制区、上行链路控制区和数据区以及数据区和下一传输帧中的下行链路控制区。该传输帧结构在低于6GHz的5G系统中能够良好地运行。

然而，该现有技术中的传输帧结构不适用于高频带系统，原因如下：首先，该现有技术中的传输帧结构是设计用于具有默认的高质量的传输链路的低延迟的传输的，然而在高频带中具有低的信道质量(例如与工作在2.6GHz的4G系统相比，工作在28GHz上的毫米波系统具有的附加的超过20dB的损耗)，因此需要实施基于波束的传输以提高信道质量。例如，在无基于波束的传输的情况下难以实现小信息搜索和随机接入。其次，现有技术也没有提供在高频带系统中实现波束训练的方案，从而不能有效地实现波束训练和波束对齐。再者，根据现有技术的方法中存在多达三个保护间隔，这会导致系统资源的浪费。

基于上面所论述的原因，现有技术中的传输帧结构并不适用于基于波束的毫米波传输网络。因此，亟需提供一种用于配置传输帧的方法和装置，该传输帧能够实现在毫米波频带通信网络中的有效传输。

发明内容

为了支持波束训练、尽可能地减少保护间隔的数量以及实现传输的低延迟性，有必要提出一种优化的用于配置用于毫米波通信网络的传输帧的方法和装置。

为了实现本发明的目的，本发明的第一方面提供了一种用于配置毫米波通信网络的传输帧的方法，所述方法包括：A.配置至少一个波束训练信息，所述至少一个波束训练信息包括窄带全向的参考信号序列及系统配置基本信息；B.配置下行链路控制信息，所述下行链路控制信息包括用于解码下行链路数据块的信号；C.配置上行链路控制信息，所述上行链路控制信息包括由终端确定的波束信息、下行数据传输的状态信息或上行参考信号；D.配置数据信息，所述数据信息包括上行链路数据或下行链路数据；以及E.配置至少一个保护间隔，所述至少一个保护间隔用于在从下行传输变化为上行传输时提供在所述下行传输和所述上行传输之间的间隔。

通过上述的方法，首先，由于配置有波束训练信息，从而支持实现发射端和接收端波束对齐的功能。其次，由于仅在下行传输变化为上行传输时才提供保护间隔，这减少了保护间隔的数量，降低了系统开销。再者，由于将下行链路控制信息和上行链路控制信息配置在同一个传输帧中，实现了传输的低延迟性。

在依据本发明的方法的一种实施方式中，所述上行链路控制信息还包括信道质量信号，基站根据所述信道质量信号来确定启用或者禁用由所述至少一个波束训练信息指示的波束训练。

通过这种方式，例如当在上行链路控制信息中传输的信道质量信号指示当前的信道质量足够好时，则基站能够在下一传输帧中关闭波束训练，并且通过使用更多的用于数据传输的功率来获得更高的系统性能。

在依据本发明的方法的一种实施方式中，在时域上依次配置所述波束训练信息、所述下行链路控制信息、所述数据信息、所述保护间隔和所述上行链路控制信息。通过这种方式，提高了系统的鲁棒性。具体地，终端具有较长的时间来选择优选的波束并且之后将该波束反馈给基站。

优选地，如果所述数据信息包括所述上行链路数据，则在所述下行链路控制信息和所述数据信息之间配置另一个所述保护间隔。

在依据本发明的方法的一种实施方式中，在时域上依次配置所述波束训练信息、所述保护间隔、所述上行链路控制信息、所述下行链路控制信息和所述数据信息。通过这种方式，该方法适用于快速接入的场景，在该场景中终端具有功能强大的接收器并且能够快速地选择优化的波束和将其反馈给基站。

优选地，如果所述数据信息包括所述上行链路数据，则在配置所述下行链路控制信息和配置所述数据信息之间配置另一个所述保护间隔。

在依据本发明的方法的一种实施方式中，在时域上依次配置所述波束训练信息、所述下行链路控制信息、所述保护间隔、所述上行链路控制信息和所述数据信息。

并且在依据本发明的方法的另一种实施方式中，在时域上依次配置所述下行链路控制信息、所述波束训练信息、所述保护间隔、所述上行链路控制信息和所述数据信息。

通过上述的两种方式，在方法中仅需要配置一个保护间隔，从而降低了系统开销。

在依据本发明的方法的一种实施方式中，在时域上依次配置所述上行链路控制信息、所述下行链路控制信息、所述数据信息、所述波束训练信息以及所述保护间隔。通过这种方式，将数据信息和波束训练信息配置在一起，从而能够方便地将波束训练信息用作数据信息。

优选地，所述波束训练信息被配置作为数据信息或者被配置用于波束训练。通过这种方式，基站能够根据实际的传输情况实施动态的波束训练，即将波束训练信息用作数据信息或者用于波束训练，从而提高了系统资源的使用效率。

进一步优选地，如果所述数据信息包括所述上行链路数据，则在配置所述下行链路控制信息和配置所述数据信息之间配置另一个所述保护间隔。

在依据本发明的方法的一种实施方式中，在时域上依次配置所述上行链路控制信息、所述下行链路控制信息、所述数据信息、多个所述波束训练信息以及所述保护间隔。

通过这种方式，该方法能够用于多连接的传输，从而支持高移动性和非视距的传输。

优选地，所述多个所述波束训练信息分别包括来自不同的基站的窄带全向参考信号序列及相关的系统配置基本信息。

进一步优选地，如果所述数据信息包括所述上行链路数据，则在配置所述下行链路控制信息和配置所述数据信息之间配置另一个所述保护间隔。

本发明的第二方面提供了一种用于配置用于毫米波通信网络的传输帧的装置，所述装置包括：第一发送单元，所述第一发送单元用于发送至少一个波束训练信息，所述至少一个波束训练信息包括窄带全向的参考信号序列及系统配置基本信息；第二发送单元，所述第二发送单元用于发送下行链路控制信息，所述下行链路控制信息包括用于解码下行链路数据块的信号；接收单元，所述接收单元用于接收上行链路控制信息，所述上行链路控制信息包括由终端确定的波束信息、下行数据传输的状态信息或上行参考信号；收发单元，所述收发单元用于接收上行链路数据或发送下行链路数据；以及配置单元，所述配置单元用于配置至少一个保护间隔信息，所述至少一个保护间隔信息用于在从下行传输变化为上行传输时提供在所述下行传输和所述上行传输之间的间隔。

综上所述，根据本发明的方法和装置能够支持基于波束的传输，从而提高信道质量。此外，本发明的方法还能够降低系统开销、提高系统资源的使用效率和实现低延迟的传输。

附图说明

参照下面的附图和说明进一步解释本发明的实施例，其中：

图1示出了现有技术中的传输帧结构的示例；

图2示出了根据本发明的用于配置用于毫米波通信网络的传输帧的方法的流程图；

图3示出了根据本发明的方法构造的用于毫米波通信网络的传输帧的第一实施方式；

图4示出了根据本发明的方法构造的用于毫米波通信网络的传输帧的第二实施方式；

图5A示出了根据本发明的方法构造的用于毫米波通信网络的传输帧的第三实施方式；

图5B示出了根据本发明的方法构造的用于毫米波通信网络的传输帧的第四实施方式；

图6示出了根据本发明的方法构造的用于毫米波通信网络的传输帧的第五实施方式；以及

图7示出了根据本发明的方法构造的用于毫米波通信网络的传输帧的第六实施方式；以及

图8示出了根据本发明的用于配置用于毫米波通信网络的传输帧的装置的示意图。

具体实施方式

在以下优选的实施例的具体描述中，将参考构成本发明一部分的所附的附图。所附的附图通过示例的方式示出了能够实现本发明的特定的实施例。示例的实施例并不旨在穷尽根据本发明的所有实施例。可以理解，在不偏离本发明的范围的前提下，可以利用其他实施例，也可以进行结构性或者逻辑性的修改。因此，以下的具体描述并非限制性的，且本发明的范围由所附的权利要求所限定。

为了满足5G毫米波系统的诸如基于波束的接入、高速和低延迟的要求，本发明提出了一种配置具有五个信息的用于毫米波通信网络的传输帧的方法，其中，配置该五个信息的步骤的先后顺序能够根据不同的应用场景和需求而不同。图2示出了根据本发明的用于配置用于毫米波通信网络的传输帧的方法。该方法能够低延迟地并且低系统开销地支持基于波束的传输。该方法具体包括以下步骤。

在步骤S201中，配置至少一个波束训练信息，该波束训练包括用于下行链路传输的预先定义的窄带全向传输参考信号序列及系统配置基本信息。基于功率增强的窄带全向传输能够明显提高信道质量，并且能够帮助终端快速地接入系统。

在步骤S202中，配置下行链路控制信息，该下行链路控制信息包括基站向终端发送的下行链路控制信令，其能够帮助终端解码随后的传输块数据。

在步骤S203中，配置上行链路控制信息，该上行链路控制信息中包括由终端向基站反馈的必要的测量信息及报告。此外，该上行链路控制信息也能够包括由终端向基站发送的上行链路参考信号(如SRS)及下行数据传输状态信息等。

在步骤S204中，配置数据信息，该数据信息包括由终端向基站发送的上行链路数据或者由基站向终端发送的下行链路数据。

在步骤S205中，配置至少一个保护间隔，该保护间隔用于在从下行传输变化为上行传输时提供在下行传输和上行传输之间的间隔。在此，在从上行传输变化为下行传输时不需要配置这样的保护间隔。其原因在于，来自不同的终端的上行链路传输的传输延迟能够通过类似于LTE/LTE-A系统中的定时提前过程来补偿。

下面介绍根据本发明的方法构造的用于毫米波通信网络的传输帧的多个优选的实施方式。

图3示出了根据本发明的方法构造的用于毫米波通信网络的传输帧的第一实施方式。

如图3所示，首先配置波束训练信息301，接着依次配置下行链路控制信息302、保护间隔305、数据信息304、另一个保护间隔305以及上行链路控制信息303。

然而，本领域技术人员应当理解，由于保护间隔仅在下行传输至上行传输变化时是必须的，因此，当数据信息304仅包括下行数据时，能够省略在设置下行链路控制信息302和设置数据信息304之间的设置保护间隔的步骤。此外，这种省略保护间隔的方案也能够应用在本发明的其他实施例中。

在工作过程中，首先，基站在该方法的第一步骤中进行波束训练。其中，对于随机接入，窄带功率增强传输方案可以提高链路质量并且帮助终端进行接入。接着，基站传输包括在下行链路控制信息302中的用于调度终端的下行链路控制信令，其能够帮助终端解调随后传输的数据块。在此，如果不存在被调度的终端，则该下行链路控制信息302仅包括零功率。接着，基站将包括在数据信息304中的下行链路数据传输至终端，或者终端将上行链路数据传输至基站。最后，终端通过上行链路控制信息303向基站反馈信号，并且基站根据该反馈信号来启用或者禁用波束训练。例如，如果包括在上行链路控制信息303中的上行链路信号指示当前的信道质量足够好，则基站能够在下一传输帧中关闭波束训练，并且通过使用更多的用于数据传输的功率来获得更高的系统性能。本领域技术人员应当理解，这种启用或者禁用波束训练的方案也能够应用在本发明的其他的实施例中。

根据图3中所示的方法，首先，通过将波束训练信息301和上行链路控制信息303之间的时间间隔设计为尽可能得大，为终端获得下行信道信息保留了较长的时间。其次，由于在该方法的最后的步骤中获得上行链路控制信息，从而在配置上行链路控制信息之后无需再配置保护间隔。再者，基站能够根据包括在上行链路控制信息中的信道质量信号来禁用或重新启用波束训练，从而帮助基站集中更多的用于数据传输的功率。此外，该方法中仅需配置数量为2的保护间隔，这降低了系统开销。最后，由于下行链路控制信息和上行链路控制信息都被配置在同一个传输帧中，这实现了低延迟的传输。

图4示出了根据本发明的方法构造的用于毫米波通信网络的传输帧的第二实施方式。

如图4所示，首先配置波束训练信息401，接着依次配置保护间隔405、上行链路控制信息403、下行链路控制信息402、另一个保护间隔405以及数据信息404。

与图3中示出的实施方式相比，在图4中，在配置波束训练信息401之后就直接配置上行链路控制信息403。在工作过程中，首先，基站传输包括在波束训练信息401中的窄带全向参考信号序列和系统配置基本信息。如果终端成功解调系统配置基本信息，则终端同步化至下行链路，并且反馈包括在上行链路控制信息403中的上行链路信号。根据该上行链路信号，基站结束上行链路同步并且向终端发送定时提前、系统配置和其他信息。此外，如果数据信息仅包括上行链路数据的传输，则需要在配置下行链路控制信息402和配置数据信息404之间增加配置保护间隔405的步骤。

根据图4中所示的方法，能够允许终端的快速接入，甚至实现没有等待时间的接入，其尤其适用于具有功能强大的接收器的终端。此外，与图3中所述的方法类似，其也能够将保护间隔的数量降低为3，并且通过将下行链路控制信息和上行链路控制信息配置在同一个传输帧中实现低延迟的传输。

为了进一步降低系统开销，本发明提出了根据本发明的方法构造的用于毫米波通信网络的传输帧的第三实施方式和第四实施方式。

图5A示出了该第三实施方式，其中，首先配置波束训练信息501，接着依次配置下行链路控制信息502、保护间隔505、上行链路控制信息503以及数据信息504。而图5B示出了该第四实施方式，与第三实施方式相比，仅交换了配置波束训练信息501和配置下行链路控制信息502的顺序。

以第三实施方式为例，在工作过程中，首先配置包括在波束训练信息中的传输窄带全向的参考信号序列及系统配置基本信息，并且之后配置下行链路控制信息502。如果终端选择了该波束，则将包括在上行链路控制信息503中的相关信息反馈给基站。

根据图5A和图5B中示出的方法，由于仅存在一个从下行链路传输至上行链路传输的变化，其仅需要配置一个保护间隔505。此外，与前述的方法类似的，其通过将下行链路控制信息503和上行链路控制信息502配置在同一个传输帧中实现低延迟的传输。

图6示出了根据本发明的方法构造的用于毫米波通信网络的传输帧的第五实施方式。在该实施方式中，首先配置上行链路控制信息603，接着依次配置下行链路控制信息602、保护间隔605、数据信息604、波束训练信息601以及另一个保护间隔605。

在工作过程中，根据例如数据缓冲状态和用户信道状态，基站能够选择将波束训练信息配置作为数据信息或者根据波束训练信息实施波束训练。根据图6中示出的方法，实现了波束训练信息的动态的配置，从而能够提高系统资源的使用效率。此外，与前述的方法类似的，其也能够将保护间隔的数量降低为2，并且通过将下行链路控制信息和上行链路控制信息配置在同一个传输帧中实现低延迟的传输。

图7示出了根据本发明的方法构造的用于毫米波通信网络的传输帧的第六实施方式。与第五实施方式相比，其区别仅在于配置了多个波束训练信息701，这些波束训练信息分别包括来自不同的基站的训练序列，以实现协作的波束训练。根据图7中示出的方法，尤其有利地在毫米波网络中实现了终端的多连接，其能够支持高移动性的非视距的传输。此外，与前述的方法类似的，其也能够将保护间隔的数量降低为2，并且通过将下行链路控制信息和上行链路控制信息配置在同一个传输帧中实现低延迟的传输。

图8示出了根据本发明的用于配置用于毫米波通信网络的传输帧的装置800的示意图。

如图8所示，装置800例如被设置在基站侧并且包括第一发送单元801、第二发送单元802、接收单元803、收发单元804和配置单元805。其中，第一发送单元801用于向终端发送至少一个波束训练信息，其包括窄带全向的参考信号序列及系统配置基本信息。第二发送单元802用于向终端发送下行链路控制信息，其包括用于解码下行链路数据块的信号。接收单元803用于从终端接收上行链路控制信息，其包括由终端确定的波束信息、下行数据传输的状态信息或上行参考信号。收发单元804用于从终端接收上行链路数据或向终端发送下行链路数据。配置单元805用于配置至少一个保护间隔信息，其用于在从下行传输变化为上行传输时提供在所述下行传输和所述上行传输之间的间隔。

此外，在终端侧也能够设置与装置800对应的装置，其包括用于接收至少一个波束训练信息的第一接收单元、用于接收下行链路控制信息的第二接收单元、用于发送上行链路控制信息的发送单元以及用于从终端接收下行链路数据或向终端发送上行链路数据的收发单元。

虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域内的技术人员可以在所附权利要求的范围内做出各种变形和修改。

Claims (15)

1.一种用于配置用于毫米波通信网络的传输帧的方法，所述方法包括：

A.配置至少一个波束训练信息，所述至少一个波束训练信息包括窄带全向的参考信号序列及系统配置基本信息；

B.配置下行链路控制信息，所述下行链路控制信息包括用于解码下行链路数据块的信号；

C.配置上行链路控制信息，所述上行链路控制信息包括由终端确定的波束信息、下行数据传输的状态信息或上行参考信号；

D.配置数据信息，所述数据信息包括上行链路数据或下行链路数据；以及

E.配置至少一个保护间隔，所述至少一个保护间隔用于在从下行传输变化为上行传输时提供在所述下行传输和所述上行传输之间的间隔。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述上行链路控制信息还包括信道质量信号，基站根据所述信道质量信号来确定启用或者禁用由所述至少一个波束训练信息指示的波束训练。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在时域上依次配置所述波束训练信息、所述下行链路控制信息、所述数据信息、所述保护间隔和所述上行链路控制信息。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，如果所述数据信息包括所述上行链路数据，则在配置所述下行链路控制信息和配置所述数据信息之间配置另一个所述保护间隔。

5.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在时域上依次配置所述波束训练信息、所述保护间隔、所述上行链路控制信息、所述下行链路控制信息和所述数据信息。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，如果所述数据信息包括所述上行链路数据，则在配置所述下行链路控制信息和配置所述数据信息之间配置另一个所述保护间隔。

7.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在时域上依次配置所述波束训练信息、所述下行链路控制信息、所述保护间隔、所述上行链路控制信息和所述数据信息。

8.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在时域上依次配置所述下行链路控制信息、所述波束训练信息、所述保护间隔、所述上行链路控制信息和所述数据信息。

9.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在时域上依次配置所述上行链路控制信息、所述下行链路控制信息、所述数据信息、所述波束训练信息以及所述保护间隔。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述波束训练信息被配置作为数据信息或者被配置用于波束训练。

11.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，如果所述数据信息包括所述上行链路数据，则在配置所述下行链路控制信息和配置所述数据信息之间配置另一个所述保护间隔。

12.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在时域上依次配置所述上行链路控制信息、所述下行链路控制信息、所述数据信息、多个所述波束训练信息以及所述保护间隔。

13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述多个所述波束训练信息分别包括来自不同的基站的窄带全向参考信号序列及系统配置基本信息。

14.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，如果所述数据信息包括所述上行链路数据，则在配置所述下行链路控制信息和配置所述数据信息之间配置另一个所述保护间隔。

15.一种用于配置用于毫米波通信网络的传输帧的装置，所述装置包括：

第一发送单元，所述第一发送单元用于发送至少一个波束训练信息，所述至少一个波束训练信息包括窄带全向的参考信号序列及系统配置基本信息；

第二发送单元，所述第二发送单元用于发送下行链路控制信息，所述下行链路控制信息包括用于解码下行链路数据块的信号；

接收单元，所述接收单元用于接收上行链路控制信息，所述上行链路控制信息包括由终端确定的波束信息、下行数据传输的状态信息或上行参考信号；

收发单元，所述收发单元用于接收上行链路数据或发送下行链路数据；以及

配置单元，所述配置单元用于配置至少一个保护间隔信息，所述至少一个保护间隔信息用于在从下行传输变化为上行传输时提供在所述下行传输和所述上行传输之间的间隔。